Relatório 1 - Resisência e Capacitância

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UFMT – UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
Claudiney Santos Araujo; Valdinéia Moreira de Almeida; Walter Aguiar Martins Júnior.
ELETRICIDADE E MAGNETISMO:
LABORATÓRIO
CUIABÁ – MATO GROSSO
2014
UFMT – UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FAET – FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA
DENE – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
RELATÓRIO AULA PRÁTICA 01:
1 – Resistência Elétrica; 2 – Capacitância
Docente: Profª Walkyria K. A. G. Martins
SUMÁRIO
	INTRODUÇÃO
	
	Nos estudos das aplicações dos conceitos eletromagnéticos existem alguns parâmetros que necessitam serem dominados, dentre estes, os três parâmetros fundamentais: Capacitância, Resistência e Indutância. Neste trabalho abordaremos uma visão geral dos parâmetros da Resistência e da Capacitância, estudado em sala de aula e trabalhado de forma prática em laboratório. Pretendemos mostrar a relação matemática entre tensão (U), corrente (I) e Resistência (R) verificado em laboratório utilizando instrumentos de medições elétricas, pretendemos também mostrar o funcionamento de um resistor, de dois ou mais resistores em série e em paralelo. Iremos mostrar também, de maneira sucinta, o comportamento de um capacitor ligado a um circuito elétrico, e o comportamento da tensão (U) e da corrente (I) ao carregar/descarregar o capacitor. Inicialmente faremos uma breve abordagem teórica, utilizando notas de aula e livros de apoio, em seguida apresentaremos o roteiro de realização dos experimentos e os materiais utilizados e, por fim, apresentaremos os resultados obtidos. Pretendemos então, com este trabalho, familiarizar com os conceitos aprendidos em sala de aula, e também familiarizar com o ambiente do laboratório.
	ABORDAGEM TEÓRICA[1: EDMINISTER, Joseph A. Eletromagnetismo. Tradutor José Fabiano Rocha. São Paulo; McGraw-Hill do Brasil, 1980.]
	Antes de iniciarmos nossos estudos sobre resistência e capacitância faz-se necessário compreender o conceito de Corrente (I) e Densidade de Corrente .
	Denomina-se corrente elétrica o fluxo de cargas elétricas por determinado ponto ou através de determinada superfície. É comum usar o símbolo I para designar correntes contínuas, e i para as correntes variáveis no tempo. A unidade de corrente é o Ámpère (1 [A] = 1 [C/s]; no sistema SI o ámpère é uma unidade básica, e o coulomb uma unidade derivada).
	A lei de Ohm relaciona correntes com tensão e resistência. Para os circuitos DC (corrente alternada) simples, I=V/R. Entretanto, quando cargas estão em suspensão num líquido ou num gás, ou onde estão presentes todos os tipos de portadores de cargas positivas e negativas com características diferentes, a forma simples da lei de Ohm é insuficiente. Consequentemente, a densidade de corrente (A/m²) recebe mais atenção no eletromagnetismo do que a corrente I.
	A densidade de corrente é dada por:
	onde é a condutividade do material elétrico, comumente expressa em simens por metro (S/m).
	A relação é denominada forma pontual da Lei de Ohm. O fator leva em conta a dendidade de elétrons livres () e a facilidade relativa com a qual se movem pela estrutura cristalina (.
	A corrente total I (dado em A) que atravessa uma superfície S é dada por (figura 1):[2: Figura 01 elaborada em software Corel Draw X6 por membro do grupo que realizou este trabalho.]
Figura 1
	
Deve-se associar um versor normal ao elemento diferencial de superfície , de modo que um resultado positivo para I indicará uma corrente atravessando S de acordo com a orientação desse vetor normal.
Resistência[3: GUIMARÃES, Geraldo C. Eletromagnetismo: Apostila de Conceitos Teóricos e Exercícios Propostos. Minas Gerais, 2010.]
	A definição de resistência (R) para um condutor qualquer:
	Para um condutor reto de seção uniforme (condutor cilíndrico da figura 2, com área S, e comprimento l):[4: Figuras 02 e 03 elaboradas em software Corel Draw X6 por membro do grupo que realizou este trabalho.]
Figura 2
	Portanto, concluímos que a resistência depende somente dos aspectos construtivos do material por onde está circulando a corrente elétrica. 
	
Capacitância³
	Qualquer dispositivo formado por dois condutores separados por um dielétrico forma um capacitor (figura 034) cuja Capacitância é definida como:
Figura 3
	Exemplos de Capacitância:
	# Cabo ou capacitor coaxial de raio interno a, raio externo b e comprimento L.
Figura 4
	# Capacitor esférico formado por duas calotas esféricas concêntricas condutoras de raios a e b, b>a.
 
 
 Figura 5
	O EXPERIMENTO
LABORATÓRIO Nº 01: Lei de Ohm e Resistência Elétrica
	Material utilizado
	- 01 Fonte de Alimentação de corrente contínua (fonte CC);
	- 02 resistores, R1 e R2, de 100 Ω cada;
	- 02 multímetros;
	- 01 Ohmímetro;
	- cabos para ligação.
	Procedimentos experimentais
	Inicialmente, com um ohmímetro, verificamos a resistência dos resistores R1 e R2, onde obtivemos os seguintes valores:
	Resistência
	Valor [Ω]
	R1
	96,86
	R2
	93,30
	
Em seguida, montamos o circuito com a seguinte configuração:
Figura 6 - Imagem gerada pelo software NI Multisim 13.0
	Comparamos o valor da resistência obtida através do ohmímetro com o valor da resistência baseado na tensão do voltímetro dividido pela corrente lida no amperímetro, no qual obtivemos os seguintes resultados:
	E (V)
	I (A)
	R(E/I) (Ω)
	Rohmimetro (Ω) (R1)
	10
	0,102
	98,04
	96,86
	20
	0,205
	97,56
	96,86
	Depois, montamos um circuito com dois resistores associados em série, como na figura a seguir:
Figura 7 - Imagem gerada pelo software NI Multisim 13.0
Comparamos o valor da resistência obtida através do ohmímetro com o valor da resistência baseado na tensão do voltímetro dividido pela corrente lida no amperímetro, no qual obtivemos os seguintes resultados para esta associação:
	E (V)
	I (A)
	R(E/I) (Ω)
	Rohmimetro (Ω) (R1+R2)
	10
	0,057
	175,44
	190,13
	20
	0,109
	183,49
	190,13
	Observamos que, na associação em série, mantendo a mesma tensão na fonte, a corrente cai pela metade e a resistência dobra de valor.
	Por último, montamos um circuito com dois resistores associados em paralelo, como na figura a seguir:
	Figura 8 - Imagem gerada pelo software NI Multisim 13.0	
Comparamos o valor da resistência obtida através do ohmímetro com o valor da resistência baseado na tensão do voltímetro dividido pela corrente lida no amperímetro, no qual obtivemos os seguintes resultados para esta associação:
	E (V)
	I (A)
	R(E/I) (Ω)
	Rohmimetro (Ω) 
	10
	0,206
	48,54
	47,54
	20
	0,418
	47,85
	47,54
	Observamos que, na associação em paralelo, mantendo a mesma tensão na fonte, a corrente dobra de valor e a resistência reduz pela metade.
	Concluímos portanto que, o objetivo do experimento foi alcançado, ao demonstrar que o valor da resistência de um resistor não depende do valor da tensão na fonte ou da corrente no circuito, mas apenas de seus aspectos construtivos, e também concluímos que existe uma relação matemática no cálculo da resistência onde, para o mesmo resistor, aumentando a tensão, aumentamos a corrente na mesma proporção e, diminuindo a tensão, diminuímos a corrente na mesma proporção, sem modificar o valor da resistência.